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基于F类功率放大器的Outphasing发射机研究

邓向科  
【摘要】: 随着无线技术的发展,频谱资源变得十分紧缺,为了增加频带利用率,现代无线通信系统往往使用十分复杂的信号调制方式,这种调制方式下的信号具有很高的峰均比,因此为了保证通信质量要求功率放大器具有极高的线性。然而随着电子设备小型化和节能性能的提高,设备对功放的效率也提出了更高的要求。功率放大器作为发射机中主要的耗能模块,在长时间的通信过程中需要容量巨大的电池和体积庞大的散热装置,通过提高功放效率可以有效节约电能。因此研究同时具有高线性和高效率的功率放大器能够在保证通信质量的前提下节约能源,具有十分重要的意义。 Outphasing(异相)功率放大技术作为一种新型的发射机结构,可以有效的提高功放效率和线性,具有其明显的技术优势和较高的研究价值。通过对目前国内外研究现状的把握,选择高效率功率放大器在Outphasing发射机中的应用作为本文的研究重点。本文叙述了Outphasing功率放大原理和其基本的电路结构。从电路分析的角度对使用非隔离合成器的Outphasing系统中功放具有时变负载的原因进行了分析,针对这一原因对不同类型的功放进行比较,通过选择合适的功率放大器类型减小功放时变负载对系统线性的影响。为了尽可能降低功率晶体管寄生参数对功放效率的影响,本文对基于谐波阻抗调谐的F类功率放大器进行了研究,阐述了用源/负载牵引法设计F类功率放大器的方法,重点分析了源二次谐波阻抗对功放效率的影响,完成功放的仿真和测试。将基于谐波阻抗调谐的F类功率放大器应用于Outphasing发射机系统中,分别将隔离合成器和非隔离合成器作为功放负载完成Outphasing系统的仿真和测试。


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